Le système de préconditionnement permet à une batterie d’encaisser les meilleures puissances de recharge rapide à froid. Voyons les principes de la technologie.
Pour qu’une batterie puisse délivrer tout son potentiel en phase de décharge et de recharge, ses cellules doivent se situer dans une fourchette de températures idéales de fonctionnement. Si elles sont trop froides ou à l’inverse, trop chaude, elles ne peuvent pas tenir toutes leurs promesses en matière de puissance, mais elles peuvent aussi se détériorer. Pour donner le meilleur à l’utilisateur tout en préservant la bonne santé de la batterie, le système de gestion s’occupe, via le circuit de refroidissement, de maintenir les batteries à la bonne température.
Toutefois, et c’est bien entendu le cas s’il fait froid, il peut être difficile de compter uniquement sur l’activité de la batterie (effet Joule) pour que celle-ci monte en température. Surtout que cette dernière est de plus en plus capitale : avec le développement des technologies et des puissances de plus en plus importantes, les cellules sont très sensibles à la température. C’est là qu’intervient le système de préconditionnement de la batterie. Forcément inconnu à bord d’une voiture thermique, ce dispositif consiste à forcer le réchauffement de la batterie. Outre la préservation de la santé de la batterie, le système promet un gain de temps sur les bornes de recharge rapide. Mais cela se paie par une surconsommation. On fait le point sur ce qu’il se passe réellement sous le plancher.
Rappel technique
Une batterie est composée de plusieurs cellules au sein desquelles les électrons se déplacent d’un pôle à l’autre à travers un électrolyte liquide. Lorsqu’elle est froide, la matière devient plus dense, ce qui ralentit le déplacement des électrons, qui ont alors besoin de plus d’énergie pour rejoindre le pôle opposé. En phase de recharge, cette résistance interne dégrade de manière irréversible les batteries avec le phénomène de placage. Sans entrer dans les détails scientifiques, cela se matérialise par l’apparition de dépôts de lithium, aussi appelés dendrites. S’ils ne sont bien évidemment pas les bienvenus dans les cellules, leurs effets sur les performances et la capacité sont limités s’ils ont une taille réduite. En revanche, s’ils prolifèrent, ils peuvent dégrader la séparation entre les deux pôles et ainsi créer un court-circuit, pouvant mener à un incendie.
À lire aussi La Citroën C4 électrique est-elle la plus rapide pour faire 1000 km ? Pas si vite !C’est lors des recharges rapides, avec des fortes puissances en courant continu, que la réaction est la plus importante. Pour réduire le phénomène, entre autres raisons techniques, l’électronique embarquée limite donc la puissance de recharge en attendant que la batterie monte en température grâce à son activité pendant la recharge et, parfois, en utilisant l’énergie du réseau pour activer son système de régulation thermique. Voilà pourquoi une recharge rapide à froid sera toujours plus lente qu’un exercice similaire à chaud.
Comment fonctionne le préconditionnement ?
Malgré les précautions du système de gestion (Battery Mangement System, ou BMS), le phénomène n’est pas totalement éradiqué, bien que fortement atténué. Côté face, l’opération permet de forcer le réchauffement de la batterie et donc de faire gagner du temps au conducteur. Côté pile, sans jeu de mot, cela permet de préserver la bonne santé de la batterie, toujours maintenue dans ses fourchettes de températures idéales. Pour cela, le système de refroidissement de la batterie est alors inversé, en quelque sorte : le liquide caloporteur réchauffé aura pour mission de faire monter en température les cellules. À l’inverse, même si le cas est plus rare, la gestion cherchera à refroidir une batterie trop chaude avant la recharge rapide en été par exemple.
Comme pour le chauffage de l’habitacle, deux solutions existent pour réchauffer le circuit : soit avec une résistance électrique (plus efficace, mais plus gourmande en énergie), soit avec le circuit de la pompe à chaleur. Autrement dit, le préconditionnement consomme un peu plus d’énergie en roulant (faisant donc augmenter la moyenne affichée au tableau de bord) pour gagner du temps devant les bornes. Le temps et l’énergie réclamée par l’opération dépend d’une multitude de paramètres, dont la température initiale de la batterie, le taux de charge et la distance qui sépare le véhicule d’une borne de recharge rapide. Dans ce dernier cas, la stratégie consiste à faire grimper la température de la batterie jusqu’aux portes de la borne visée, afin d’éviter de perdre inutilement de la chaleur (et donc avoir consommé pour rien).
Comment s’active le préconditionnement de la batterie ?
Pour qu’il soit vraiment efficace, le système de la batterie est donc régulièrement couplé à la navigation embarqué de la voiture. Lorsque celle-ci est activée et avec une borne de recharge rapide sur le chemin, le dispositif prend alors en compte le temps de parcours restant et le taux de charge à l’arrivée pour réchauffer la batterie à la température idéale. C’est la manière la plus simple et rapide.
Mais ce n’est pas toujours le cas et certains constructeurs laissent le choix aux utilisateurs de l’activer manuellement. Certains évoquent le fait que le système ne puisse pas marcher si le conducteur utilise une navigation tierce (Google Maps, Waze, …), alors que d’autres préfèrent laisser le choix entre économie d’énergie ou gain de temps. Dans tous les cas, ils préconisent de l’activer entre 30 et 40 minutes avant d’arriver à la borne. C’est le temps généralement nécessaire pour mettre à température une batterie froide, à tous le moins dans sa fourchette basse de températures de fonctionnement (entre 10 et 15 °C au plus bas en phase de roulage en hiver). En revanche, les fausses manipulations ne sont pas exclues, ce qui peut entraîner une inutile surconsommation en cas d’activation par inadvertance.
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Consommer un peu plus d’énergie pour aller plus vite et préserver la batterie : voilà un bref résumé de cette technologie de plus en plus employée au regard des niveaux de puissances de plus en plus élevés. Cependant, il n’y a pas une vérité unique concernant l’utilité du préconditionnement de la batterie, puisque cela dépend de nombreux paramètres et de l’usage que vous faites de votre auto. Si vous roulez à basse vitesse en hiver, il se peut que la batterie ait besoin d’un coup de pouce pour atteindre sa température cible. De même si vous n’avez pas anticipé un départ et que vous devez passer par la case recharge rapide à froid. Dans les autres cas, après avoir roulé à 130 km/h pendant longtemps, il est assez probable que la batterie soit à température ou presque, limitant la perte de temps (et la dégradation). Dans tous les cas, la batterie fortement réchauffée par une première recharge rapide pourrait rendre assez superflue l’action du système de préconditionnement pour les recharges suivantes. Bref le sujet est complexe, mais on en reparle dans un prochain article avec nos mesures exclusives.
Le pré conditionnement permet effectivement d’amener la batterie à la température optimale pour la recharge rapide. Contrairement à ce qui est dit au début de la vidéo, cette température “optimale” est plus proche des 40° que des 25°, du moins à bas SOC. Donc même par 25° extérieur, le pré conditionnement peut s’enclencher.
La régulation va maintenir la batterie à 20-25°, qui est la température optimale pour à la fois avoir les meilleures performances, et aussi limiter la dégradation. Donc par 35° extérieur, le système va donc refroidir la batterie pour la maintenir vers 20-25°. Par temps froid, le même système va réchauffer la batterie. Dans le cas TEsla, ce système est actif, même véhicule arrêté: il ne se met en route qu’en cas de chauffe excessive ou de froid trop marqué. En particulier il va s’activer si la température baisse sous les 0 à 5°, pour éviter des dégradations (si la batterie est assez chargée, au dessus de 20%).
Quand à la pompe à chaleur, elle permet de se passer d’une résistance chauffante, moins efficace énergétiquement, pour réchauffer le liquide. Ensuite, ce liquide de refroidissement/réchauffage va circuler dans les différents systèmes à réchauffer ou refroidir, via des jeux de vannes de répartition (octovalve dans le cas Tesla). Une PAC ne va donc pas vraiment changer le système de conditionnement batterie, il va juste améliorer le rendement de ce conditionnement par rapport à une simple résistance chauffante. Et bien sûr être capable de faire l’inverse et refroidir le liquide pour refroidir les éléments qui en ont besoin.
Je répond intégrale à la question de cet article. Naturellement je vais froisser des disciples des VE! Alors, le preconditionnment des batteries c’est quoi ? Réponse : une perte énergétique. Bonne journée à tous
J’ai une ionig 5 73 kWh de 2021.
Je l’ai eu a l’époque sans le précondisionement de la batterie. Là différence de la puissance de la charge rapide entre les les bonnes conditions et l’hiver. En été un puissant qui monte rapidement a 214 kW à 25% et 235 à 65%. Et en hiver a une température de 0 à 5 °C ou la puissance avait bien du mal a atteindre les 120 kW au alentour 55%…
Le véhicule était pourtant équipé de tout ce qu’il fallait pour avoir le précondisionement. Mais a l’opposé nous n’avions un maintien en température à 10°C
Puis un peu plus d’ans après nous avons vu arriver le précondisionement. Juste avant j’avais fait un déplacement Sens Bordeaux au alentour de 3 °C. Puis une semaine après la mise en place j’ai fait le même de placement dans les mêmes conditions de température. Et là il n’y à pas photo.
Ma dernière charge par temps froid c’est fait à -9°C. La puissance est montée rapidement à 195 kW au environs de 35% pour arriver à 205 kW à 65%. Un régal.
Cela pour une consommation supplémentaire de 2,5 à 3 KWH.
Pour être parfait j’aimerais bien pouvoir le commander manuellement. car les bords ultra rapide pour si vite qu’elles ne sont pas tous dans le GPS qui est bien insuffisamment mise à jour.
Je ne comprends pas comment l’on peut encore faire une plateforme en 2024 sans précondisionement. Pourtant Stellantis la fait il n’ont vraiment peurs de rien…
@Soufyane
Impatient de prendre connaissances de vos futurs essais sur la question.
Une petite remarque sur votre phrase de conclusion:
Je ne peux parler que de ce que je connais, donc du Kona 64 2019,sans pré-conditionnement batterie, puis de la IONIQ 5 73 (avec pré-conditionnement).
Mais je peux vous assurer que dans les deux cas, la batterie ne s’échauffe quasiment pas, même après plusieurs centaines de km à 130 km/h pat temps froid. Avec le Kona, je ne comptais plus les recharges DC hivernales interminables avec des températures batterie proche de la température extérieure.
D’où l’intérêt du pré-conditionnement en périodes hivernales, notamment pour la première recharge DC (ensuite, la baisse de température est suffisamment lente pour généralement permettre la recharge suivante sans pré-conditionner la batterie).
Bon format à développer sur des cas pratique pour l’utilisateur d’un VE sur des sujets complexes. La gestion thermique des packs batteries étant LE sujet du moment pour les charges rapides.
pour info, la vidéo a déjà 2 ans…
“en attendant que la batterie monte en température grâce à son activité pendant la recharge et, parfois, en utilisant l’énergie du réseau pour activer son système de régulation thermique. ”
> par très basse température (-20°C), chez Tesla, il peut même arriver que seule le réchauffage de la batterie s’active (pendant 45 min), sans démarrer la recharge CC (voir les vidéos test faites cet hiver lors des pbs de charge à Boston).
“Une batterie est composée de plusieurs cellules au sein desquelles les électrons se déplacent d’un pôle à l’autre à travers un électrolyte liquide” : dommage c’est faux > au sein d’une cellule ce sont les ions qui se déplacent… les électrons se déplacent d’une cellule à l’autre, et dans le circuit consommateur.
“mais elles peuvent aussi se détériorer…” : en charge et en décharge, même sans la présence d’un système de pré-conditionnement, le BMS protège les cellules de toute surchauffe en réduisant la puissance de charge ou de décharge, il n’y a donc aucun risque de détérioration de ce côté là (mais ça fait moins sensationnel dans un article ?)
Techniquement, une batterie ne s’échauffe pas du tout en roulant.
La taille de la batterie et les puissances en jeu font que la batterie est en réalité extrêmement peu sollicitée.
Si la batterie s’échauffe en roulant c’est uniquement car, même sans pré-conditionnement, il y a du conditionnement thermique automatique de la batterie.
C’est ce qui fait d’ailleurs que sur petit trajet en hiver, la conso explose.
Merci pour cet article très intéressant, essentiel à vulgariser pour la santé de nos batteries !
Bel article instructif. Hâte de lire la suite.
A noter le défaut sur les Tesla model 3 qui ne donnent pas la possibilité de démarrer en manuel le préchauffage batterie. C’est le gps qui gère après avoir choisi une station de recharge.
Or le gps Tesla ignore volontairement certaines stations concurrentes (Ionity…). Donc pas de préchauffage. Il faut alors gruger le système en lui indiquant la station Tesla la plus proche.
Hâte de voir vos mesures ! J’avais tenté l’expérience sur ma Megane, sans arriver à des résultats très probants…